显微维氏硬度计转动头的制作方法

1.本实用新型涉及硬度计技术领域，具体是涉及一种显微维氏硬度计转动头。


背景技术：

2.显微维氏硬度计适用于测试微小的金属部件、薄片、金属箔及工件硬化层，电镀层、氮化层、渗碳层、氧化层的维氏硬度，还可用于珠宝、陶瓷、玻璃等用大试验力无法测试的非金属材料。
3.目前显微维氏硬度计结构中，硬度计加荷主轴是利用平行设置的两根上下簧片直接固定在转动头上。这种结构存在的不足是：
4.（1）显微硬度计的最小力值是10g，如果需要施加10g力，两根上下簧片也会产生弹力并掺入到10g的试验力中，因而无法控制试验力施加精准性，影响硬度测试结果。
5.（2）10g力簧片的厚度很薄只有0.1mm，上下簧片带动加荷主轴上下移动时，会出现上下窜动情况，导致工件打出压痕出现多余形状，即在菱形边缘处出现小尾巴形状，从而影响硬度测试结果。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够克服上述不足的显微维氏硬度计转动头，其加荷主轴能够实现自动对中定位和试验力全部施加，保证打出清晰准确压痕以及试验力施加和硬度测试结果的精准性。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
8.显微维氏硬度计转动头，其包括转动盘、加荷主轴、钢球、锥套、上簧片、上簧片压板、上簧片座、下簧片、下簧片压板、下簧片座、弹簧压板；其中：
9.在转动盘的上、下端面上分别垂直固定有上簧片座、下簧片座，上簧片的一端固定在加荷主轴的上端面上，所述上簧片的另一端通过上簧片压板固定在上簧片座的上端面上，上簧片座和下簧片座与加荷主轴分别设置于转轴的两侧；上簧片与下簧片为上下平行设置，所述下簧片的两端通过下簧片压板分别固定在下簧片座的下端面上、弹簧压板的上端面上；
10.在下簧片靠近加荷主轴一端的上面固定有锥套，在锥套中心设置有锥形孔，在加荷主轴的下端相对应设置有与上述锥形孔形成间隙配合的锥形体；在上述锥形体的外圆周面上均布固定有多个小钢球，所述钢球球面部分凸出于锥形体圆锥面，并与锥套上的锥形孔面形成相切配合。
11.所述加荷主轴外侧的转动盘上设置有一垂直通孔，在上述垂直通孔中插入设置有辅助支撑部件中的导向座。
12.所述辅助支撑部件包括推动杆、导向座、螺母、压缩弹簧、防转螺钉、铜套；其中推动杆垂直设置并与加荷主轴相平行，推动杆贯穿于导向座上，位于导向座内腔中的推动杆上套设有螺母、压缩弹簧，在螺母的外圆径向设置有防转螺钉，推动杆下端穿过固定在导向
座底部的铜套并压在锥套上。
13.所述加荷主轴最下端安装有显微压头，其上端面安装有主轴垫圈和镶球螺钉，在镶球螺钉的正上方垂直对应设置有砝码杆，砝码杆的上端向上垂直穿过加力杠杆的前端孔中并通过其上设置有的横向销子横向支撑在加力杠杆前端的v形槽中。
14.所述推动杆伸出导向座外的上端面上方垂直对应设置有压杆，压杆垂直固定连接在加力杠杆的前端，加力杠杆的另一端连接在硬度计加卸荷机构中的底板上。
15.所述转轴的两侧呈v形对称设置有一对拉簧，一对拉簧的下端对称拉紧在弹簧压板的相对两端，其上端分别悬挂在一对左、右弯板上，一对左、右弯板分别对称固定在转动盘下端面上的左右部位；一对拉簧能使位于弹簧压板上面的锥套上端面紧贴在导向座的下端面上。
16.所述转动盘的中心垂直安装有转轴，转轴的下端安装有转动头固定螺母和保护罩；加荷主轴设置在转轴一侧，在转动盘的上端面且对称设置于转动盘中心的两侧镶有2个物镜。
17.所述2个物镜分别是低倍物镜、高倍物镜。
18.所述转动盘的上端面上还对称于转轴设置有一对反光镜组装，在反光镜组装的一侧设置有光电开关挡铁，在一对反光镜组装的外侧且靠近转动盘边缘的部位对称设置有一对转动盘定位块。
19.还包括步进电机传动机构，所述步进电机传动机构中的步进电机输出轴上安装有小步进带轮，并通过同步带传动连接大步进带轮，大步进带轮安装在转轴的上端。
20.本实用新型与已有技术相比，具有以下优点和积极效果：
21.本实用新型采用主轴上带有钢球的锥形体与锥套上的锥形孔相配合的结构，能够实现自动对中定位作用，保证试验力全部垂直施加到工件上，没有侧向分力，从而保证硬度计试验力施加和工件硬度测试的精准性。
22.本实用新型采用上簧片挑着主轴，下簧片起辅助支撑作用，有效解决主轴上下窜动以及上下簧片产生的弹力掺入到10g试验力中的问题，保证精准施加试验力以及打出清晰准确的压痕，进而保证压痕硬度测试结果的准确性。
23.本实用新型加工装配简单，成本低，使用性能好，试验过程平稳无冲击，工作效率高，能够精准测试压痕硬度，可应用于显微维氏硬度计、洛氏硬度计或者其它硬度计上。
附图说明
24.图1为显微维氏硬度计转动头的剖视图；
25.图2为显微维氏硬度计转动头的俯视图，图2中加力杠杆、压杆与砝码杆未画出；
26.图3为显微维氏硬度计转动头的侧视图，图3中加力杠杆、压杆与砝码杆未画出；
27.图4为辅助支撑部件的结构图。
28.图1-图4中部件说明：
29.10、上簧片；11、上簧片座；12、下簧片；13、下簧片座；14、下簧片压板；15、步进电机；16、小同步带轮；20、低倍物镜；21、右弯板；23、左弯板；24、拉簧；25、高倍物镜；26、加荷主轴；261；锥形体；28、显微压头；30、同步带；31、光电开关挡铁；33、上簧片压板；34、转动盘定位块；35、反光镜组装；37、转动盘；
30.38、辅助支撑部件；381、推动杆；382、导向座；383、螺母；384、压缩弹簧；385、防转螺钉；386、铜套；
31.41、弹簧压板；42、锥套；43、钢球；44、保护罩；45、转动头固定螺母；46、主轴垫圈；47、镶球螺钉；48、大同步带轮；49、加力杠杆；50、压杆；51、砝码杆；52、转轴。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明：
33.由图1-图4可知，本实用新型显微维氏硬度计转动头包括转动盘37、转轴52、加荷主轴26、显微压头28、钢球43、锥套42、辅助支撑部件38、加力杠杆49、压杆50、砝码杆51、上簧片10、上簧片压板33、上簧片座11、下簧片12、下簧片压板14、下簧片座13、弹簧压板41、一对拉簧24、左弯板23、右弯板21；其中：
34.如图1所示，在转动盘37的中心垂直安装有转轴52，在转轴52的一侧安装有加荷主轴26，在加荷主轴26的下端安装有显微压头28。
35.在转动盘37的上、下端面上且靠近转动盘边缘的位置分别垂直固定有上簧片座11、下簧片座13；上簧片10的一端通过主轴垫圈46和镶球螺钉47固定在加荷主轴26的上端面上，上簧片10的另一端通过位于其上面的上簧片压板33固定在上簧片座11的上端面上，上簧片座11和下簧片座13与加荷主轴26分别设置于转轴52的两侧。上簧片10与下簧片12为上下平行设置，下簧片12的两端通过位于其下面的下簧片压板14分别固定在下簧片座13的下端面上、弹簧压板41的上端面上。本装置采用上簧片10挑着主轴，下簧片12起辅助支撑作用，有效解决了加荷主轴上下窜动以及上、下簧片产生的弹力掺入到10g试验力中的问题，从而保证精准施加试验力以及打出清晰准确的压痕，进而保证压痕硬度测试结果的准确性。
36.在下簧片12靠近加荷主轴26一端的上面固定有锥套42，在锥套中心开设有一锥形孔，在加荷主轴26的下端相对应设置有与上述锥形孔形成间隙配合的锥形体261。在上述锥形体261的外圆周面上均布固定有多个小钢球43，本实施例中钢球的数量为3个，钢球球面部分凸出于锥形体圆锥面，并与上述锥形孔面形成相切配合结构，其优点是能够减少接触面积，便于加荷主轴26向下拔出，实现自动对中定位作用，从而使加荷主轴26能够实现垂直加力，并将全部力都施加到工件上，没有侧向分力，进而保证试验力施加和工件硬度测试的准确性。
37.在加荷主轴26外侧的转动盘37上垂直设置有辅助支撑部件38，具体是在转动盘37上设置有一垂直通孔，在上述垂直通孔中插入设置有辅助支撑部件38中的导向座382。辅助支撑部件38能够给加荷主轴26起到辅助支撑定位作用。
38.如图4所示，辅助支撑部件38包括推动杆381、导向座382、螺母383、压缩弹簧384、防转螺钉385、铜套386；其中推动杆381垂直设置在加荷主轴26的外侧，并与加荷主轴26相平行；推动杆381贯穿于呈门形的导向座382上，推动杆381的下端穿过固定在导向座382底部的铜套386并压在锥套42上；位于导向座内腔中的推动杆381上设置有螺母383和位于螺母下面的压缩弹簧384，压缩弹簧的上下两端分别与螺母383与导向座底部相接触；在螺母外圆径向设置有防转螺钉385，防转螺钉385用于防止螺母转动。
39.如图1所示，在推动杆381伸出导向座382外的上端面上垂直对应设置有压杆50，压
杆50的上端固定连接在加力杠杆49的前端。
40.在加荷主轴26的上端面安装有主轴垫圈46和镶球螺钉47，在镶球螺钉47的正上方垂直对应设置有砝码杆51，砝码杆51向上垂直穿过加力杠杆49的前端孔中，砝码杆51通过其上端横向设置的销子横向支撑在加力杠杆前端的v形槽中，加力杠杆49的另一端连接在硬度计加卸荷机构中的底板上。
41.加荷时，加力杠杆49的前端v形槽垂直脱离砝码杆51上的横向销子，使砝码的重量全部施加到工件上；卸荷时，加力杠杆49的前端垂直向上托起砝码杆51上设置有的横向销子。
42.加荷主轴26在加力杠杆作用下通过显微压头28压到工件上，此时加荷主轴26停止不动。加力杠杆49与推动杆381的上端面相接触，推动杆381的下端面压在锥套42的上端面上。当加力杠杆49向下压时，先下压辅助支撑部件38中的推动杆上端，然后推动杆下移并推动锥套42下移，下簧片12及弹簧压板41也下移，使锥套42与加荷主轴26上的锥形体261脱离，加荷主轴10g力已经完成施加；这时加力全部由上簧片10承担；这样下簧片12并不掺入加力，只有很薄的上簧片10支撑加荷主轴26，从而保证试验力施加的精准性。
43.如图3所示，一对拉簧24呈v形对称设置在转轴52两侧，其上端分别悬挂在一对左弯板23、右弯板21上，一对左、右弯板分别对称固定在转动盘37下端面上的左右部位，其下端对称拉紧在弹簧压板41的相对两耳上。一对拉簧24的作用是提供给弹簧压板41向上的拉力，使位于弹簧压板上面的锥套42上端面紧贴在导向座382的下端面上。
44.如图2所示，在转动盘37的中心垂直安装有转轴52，转轴52的下端安装有转动头固定螺母45和保护罩44。在转动盘37的上端面且对称设置于转动盘中心的两侧镶有2个物镜。上述2个物镜分别是低倍物镜20、高倍物镜25。
45.在转动盘37的上端面上还对称于转轴52设置有一对反光镜组装35，在反光镜组装35的一侧设置有光电开关挡铁31，在一对反光镜组装35的外侧且靠近转动盘外缘的部位对称设置有一对转动盘定位块34。
46.步进电机15输出轴上安装有小步进带轮16，并通过同步带30传动连接大步进带轮48，大步进带轮48安装在转轴52的上端。
47.本实用新型显微维氏硬度计转动头的工作原理是：参照图1-图4。
48.同步电机15上的小同步带轮16通过同步带30传动大同步带轮48转动，同时带动转动盘37转动，使加荷主轴26停留在工件的正上方；
49.加荷主轴26和辅助支撑部件38在加力杠杆49作用下向下移动，加力杠杆49的前端先下压辅助支撑部件中的推动杆381；
50.加荷主轴26随同辅助支撑部件38下移，通过显微压头28接触到工件时，加荷主轴26停止移动，这时加荷10g力已施加到位，显微压头28在工件上打出压痕；
51.然后加力杠杆49向上移动，加荷主轴26和辅助支撑部件38在上、下簧片和一对拉簧24的作用下复位；
52.然后步进电机15转动，带动转动盘37转动，使其中一个物镜转动到刚打出压痕的正上方，测出硬度值；整个测试过程结束。
53.移动一下工件，重复上述工作过程，依次循环往复。
54.本实用新型能够精准施加试验力，力值测量与硬度测试精确度高，加工装配简单，
成本低，工作效率高，劳动强度低，使用性能好，试验过程平稳无冲击，可应用于显微维氏硬度计、洛氏硬度计或者其它硬度计上。